Supercondutores Novos e Inovadores: Um Passo à Frente na Computação Quântica

À medida que nos aproximamos mais de um futuro dominado por avanços tecnológicos, a necessidade de materiais únicos se torna ainda mais urgente. No entanto, nem sempre a disposição natural dos átomos permite a criação de novos efeitos físicos. Para superar esse desafio, pesquisadores da Universidade de Zurique embarcaram em um projeto monumental: projetar supercondutores, um átomo de cada vez e, assim, criar novos estados de matéria.

Por que essa busca é tão importante? O futuro da eletrônica depende de descobrir novos materiais. O futuro da computação é um campo vasto e repleto de possibilidades, desde o desenvolvimento contínuo da eletrônica clássica até a computação neuromórfica e os computadores quânticos. Seja qual for o caminho a escolhermos, todas essas abordagens dependem de novos efeitos físicos, muitos dos quais só foram previstos na teoria até agora.

Supercondutividade: Um Novo Caminho

Em uma pesquisa recente publicada na Nature Physics, o grupo de pesquisa do Professor Titus Neupert da Universidade de Zurique, em colaboração com físicos do Instituto Max Planck de Física de Microestrutura em Halle, Alemanha, apresentou uma solução inovadora. Eles criaram os materiais necessários, um átomo de cada vez.

Seu foco está em novos tipos de supercondutores, que são extremamente interessantes por oferecerem resistência elétrica zero em baixas temperaturas. Supercondutores, também conhecidos como “diamagnéticos ideais”, são usados ​​em muitos computadores quânticos devido às suas interações extraordinárias com campos magnéticos. Os físicos teóricos passaram anos prevendo vários estados supercondutores. No entanto, como afirma o Professor Neupert, “apenas um pequeno número deles foi demonstrado conclusivamente em materiais”.

Dois Novos Tipos de Supercondutividade

Na colaboração revolucionária, os pesquisadores de Zurique teorizaram como os átomos deveriam ser organizados para criar uma nova fase supercondutora. A equipe alemã, então, realizou experimentos para implementar a topologia relevante. Eles usaram um microscópio de tunelamento de varredura para mover e depositar os átomos no local certo com precisão atômica.

Ao depositar átomos de cromo na superfície de nióbio supercondutor, os pesquisadores conseguiram criar dois novos tipos de supercondutividade. Métodos semelhantes já haviam sido usados para manipular átomos e moléculas de metal, mas até agora nunca foi possível fazer supercondutores bidimensionais dessa maneira.

Os resultados não só confirmam as previsões teóricas dos físicos, mas também dão a eles motivo para especular sobre quais outros novos estados de matéria poderiam ser criados dessa maneira e como eles poderiam ser usados nos computadores quânticos do futuro.

Avanços na Computação e Criptografia Quântica

A computação quântica é um campo que pode ser revolucionado pelo desenvolvimento de novos supercondutores. Este tópico poderia abordar como os supercondutores impactam diretamente o poder computacional, a velocidade e a segurança dos futuros computadores quânticos. Poderia também discutir os avanços na criptografia quântica, que prometem níveis de segurança até agora inatingíveis, e como os novos materiais poderiam acelerar a implementação dessas tecnologias.

Interdisciplinaridade e Colaboração Global

A interdisciplinaridade na pesquisa científica é crucial para o progresso tecnológico. Este tópico poderia descrever como a física, a engenharia, a química de materiais e a ciência da computação convergem na criação de supercondutores. Além disso, enfatizaria a importância da colaboração internacional entre instituições e países, promovendo uma troca de conhecimento que ultrapassa fronteiras e fomenta a inovação global.

Educação e Formação de Cientistas

Para que avanços como a criação de novos estados de matéria sejam possíveis, é essencial ter um investimento sólido na educação e formação de cientistas na área de física de materiais e campos relacionados. Este tópico poderia discutir a importância de fomentar programas educacionais que preparem a próxima geração de pesquisadores, destacando iniciativas específicas e parcerias entre universidades e a indústria.

Desafios de Implementação e Escalabilidade

A pesquisa de ponta muitas vezes enfrenta o desafio de levar descobertas do laboratório para a aplicação prática em larga escala. Este tópico abordaria as barreiras na implementação de novos supercondutores em produtos comerciais, incluindo a escalabilidade da produção, a estabilidade dos materiais em diferentes condições e os custos associados à adoção de novas tecnologias.

Referência: “Two-dimensional Shiba lattices as a possible platform for crystalline topological superconductivity” por Martina O. Soldini, Felix Küster, Glenn Wagner, Souvik Das, Amal Aldarawsheh, Ronny Thomale, Samir Lounis, Stuart S. P. Parkin, Paolo Sessi e Titus Neupert, 10 de julho de 2023, Nature Physics. DOI: 10.1038/s41567-023-02104-5